Tính toán, thiết kế cầu dầm btct dưl
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.28 MB, 119 trang )
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CÔNG TRÌNH
BỘ MÔN CẦU HẦM
===========
ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ
CẦU DẦM BTCT DƯL
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
: NGUYỄN CẨM NHUNG
LỚP
: K15.CĐB-CTCP
1
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
LỜI NÓI ĐẦU
*
*
*
Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với
sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT nói chung và các thầy
cô trong Khoa Công trình nói riêng, em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích, trang bị
cho bản thân trở thành một kỹ sư .
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt thời gian học tập và tìm hiểu
kiến thức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập, tìm tòi và sáng tạo trong
suốt thời gian học tập của mỗi sinh viên. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn Cầu – Hầm, đặc biệt là sự
giúp đỡ trực tiếp của cô :
Nguyễn Cẩm Nhung
Với thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm
thực tế còn hạn chế nên trong Đồ án tốt nghiệp này chắc chắn sẽ không tránh khỏi những
thiếu sót. Em xin kính mong các thầy cô trong Bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện
hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội , tháng .... năm 2013
Sinh viên thực hiện
2
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
..................................................................................
Hà Nội, ngày..........tháng......năm 2010
Giáo viên hướng dẫn
Nguyễn Cẩm Nhung
3
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
........................................................................................................................... ....................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
...................................
Hà Nội, ngày.......tháng........năm 2010
Giáo viên đọc duyệt
4
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
5
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
CHƯƠNG1: PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 1
CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC
1.1. GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN
1.1.1. Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 – 05.
1.1.2.Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng câu.
a. Điều kiện về địa chất.
- Qua số liệu thăm dò tạ lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo như sau:
+ Lớp 1: Cát hạt nhỏ
+ Lớp 2: Sét pha cát
+ Lớp 3: Cát hạt trung
b. Điều kiện về thủy văn.
- Theo số liệu khảo sát điều tra nhiều năm cho thấy :
+ MNCN: 32.20m
+ MNTT: 31.00m
+ MNTN: 28.85m
- Dòng chảy ổn định, tốc độ chảy không lớn do đó hạn chế gây ra hiện tượng xói lở, bồi
lắng tại giữa sông và 2 bên bờ.
1.1.3. Sơ đồ kết cấu
a. Kết cấu phần trên.
- Cầu gồm 5 nhịp giản đơn Lnh = 30m bằng BTCT DƯL, mặt cắt ngang gồm 5 dầm
BTCT với chiều cao dầm h = 1,65m, khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2,4m.
- Độ dốc dọc cầu 2 nhịp giữa là 0% và các nhịp biên là 2.0%, độ dốc ngang cầu 2,0 %.
- Chiều dài toàn cầu Lc = 120.250m.
b. Kết cấu phần dưới.
- Gồm mố chân dê và đặt trên móng cọc đóng với kích thước 35x35cm
- Trụ gồm 2 trụ đặc thân hẹp BTCT đặt trên móng cọc đóng với kích thước 35x35cm
6
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
1.2. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.
1.2.1. Khổ cầu.
- Khổ cầu: 8 + 2x1,5
+ Bề rộng phần xe chạy:
Bxe = 8 (m).
+ Lề người đi bộ: 2x1,5 (m)
ble = 1,5 (m).
+ Chân lan can: 2x0,5 (m)
bclc = 0,5 (m).
+ Bề rộng toàn cầu: Bcau = 8 + 2x1,5 +2x0,5 = 12 (m).
1.2.1. Khổ thông thuyền.
- Sông thông thuyền cấp V: Tra bảng cấp thông thuyền của sông ta có:
+ Bề rông thông thuyền
Btt = 25 (m).
+ Tĩnh không thông thuyền:
Htt = 3,5 (m).
1.2.2. Tải trọng thiết kế.
- Tải trọng HL93:
+ Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế (truck) + Tải trọng làn (lane).
+ Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế (Tandem) + Tải trọng làn (Lane).
- Tải trọng người đi bộ:3. 0kN/m2.
1.2.3. Quy mô thiết kế.
- Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng dầm thép bằng BTCT .
1.2.4. Tần suất lũ thiết kế: P = 1%.
1.2.5. Vật liệu sử dụng.
a. Bê tông
- Phần bê tông dầm
+ Tỷ trong của bê tông
γ c =2450 kg/m3 = 24.5kN/m3.
+ Cường độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày
f'c= 40Mpa
Ec = 0, 043.γ c1,5 . f c'
+ Mô đun đàn hồi
+ Hệ số poison
- Phần bê tông kết cấu đổ tại chỗ và bản mặt cầu
+ Cường độ chịu nén quy định ở 28 ngày tuổi
+ Mô đun đàn hồi:
Ec = 0, 043.24,51,5. 40 = 32979 Mpa
µ = 0.2
f'c= 30Mpa
Ec = 0, 043.γ c1,5 . f c'
7
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Ec = 0, 043.24.51,5. 30 = 28561Mpa
b. Cốt thép.
- Thép cường độ cao: Tao thép 7 sợi DƯL không phủ sơn ,có phụ ứng suất cho bê tông
dự ứng lực
+ Cường độ chịu kéo
fpu = 1860 Mpa
+ Cấp của thép
M270
+ Giới hạn chảy của cốt thép DƯL fpy = 1674 Mpa
+ Mô đun đàn hồi cáp
Eps = 197000 Mpa
+ Đường kính danh định: 15,2 mm
+ Diện tích một tao cáp
140 mm2
- Cốt thép thường
+ Giới hạn chảy
fpy = 420 Mpa
+ Mô dun đàn hồi
Es = 2.105 Mpa
1.3. CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN.
1.3.1. Hệ số tải trọng.
+Tĩnh tải giai đoạn I:
g1 = 1.25 và 0.9.
+ Tĩnh tải giai đoạn II:
g 2 = 1,5 và 0,65.
+ Hoạt tải HL93 và đoàn người:
g h = 1,75 và 1,0.
1.3.2. Hệ số xung kích:
1+IM = 1,25 (Chỉ tính với xe tải và xe 2 trục thiết kế ).
1.3.3 Hệ số làn:
- Trong mỗi trường hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp Ltt > 25m thì phải xét thêm hệ số làn
xe m ( Giá trị này mặc định là 1).
Bảng hệ số làn xe.
Số làn n
1
2
3
>3
Hệ số làn m
1.2
1.0
0.85
0.65
1.4 KÍCH THƯỚC CẤU TẠO DẦM CHỦ.
1.4.1. Chiều dài nhịp:
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: L = 30 (m)
8
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
1.4.2. Chiều dài nhịp tính toán
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối lấy bằng 0.4m
- Chiều dài nhịp tính toán:
: Ltt = L − 2 × 0,4 = 29.2(m).
1.4.3. Chọn số dầm chủ:
- Trường hợp nhiều dầm thì chiều cao dầm thấp, nội lực giảm , do đó giảm chiều dài cầu
và chiều cao đất đắp đầu cầu, giảm chi phí xây dung công trinh, nhưng lại tăng chi phí
vật liệu cũng như chi phí thi công kết cấu nhịp.
- Trường hợp ít dầm thì chiều cao dầm tăng do đó tăng chiều dài cầu và chiều cao đất đắp
đầu cầu. Nội lực dầm chủ tăng lên dẫn đến tăng chi phí xây dung công trình.
- Khi lựa chọn đàm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dàm chủ vào khoảng 1.2 đến
2.4m là hợp lý nhất
nd = 5 dầm.
1.4.4. Khoảng cách giữa các dầm chủ:
- Nên chọn số dầm chủ sao cho khoảng cách giữa các dầm vào khoảng từ 1,2m – 2,4m là
hợp lý nhất. Chon
S = 2400 (mm).
1.4.5 Cấu tạo dầm chủ:
- Dầm chủ là dầm chữ I bằng bê tông cốt thép dự ứng lực có các kích thước như sau:
mÆt c¾t dÇm chñ
tht tt
bt
bht
Hb
Dw
tw
thb
tb
thb
bhb
bb
+ Chiều cao dầm chủ: Lựa chọn theo công thức kinh nghiệm ta có
9
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
h≥
1
32.4
L→h≥
= 1.296m
25
25
+ Chọn:
+ Chiều rộng bản cánh:
+ Chiều dày bản cánh :
h = 1,65 (m) = 1650 (mm).
bt = 800 (mm).
tt = 200 (mm).
+ Chiều dày sườn dầm:
tw = 200(mm).
+ Chiều cao bầu :
+ Chiều rộng bầu:
+ Chiều rộng bầu phần mở rộng
+ Chiều cao vút bầu dầm :
+Chiều rộng vút cánh dầm :
+ Chiều cao vút bầu dầm
+ Chiều rộng vút bầu dầm
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ:
tb = 250 (mm).
bb = 600 (mm).
b’b = 600 (mm)
tht = 100 mm
bht=300 mm
thb = 200 mm
bhb= 200 mm
1
1
A b = 800x200 + 2x300x100 + 2x200x200 + 600x250 +
2
2
+(1650 − 200 − 250)x200 = 620000mm2
A b = 620000mm2 = 0,62m2
- Vậy ta có dầm chủ như sau:
mÆt c¾t ®Çu dÇm
mÆt c¾t gi÷a nhÞp
800
600
100 200
200
800
600
100
300
1650
900
600
1650
1450
200
250
200
200
600
600
1.4.6.Xác địnhbề rộng bản cánh có hiệu
Xác định bề rộng tính toán của bản bêtông.
10
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
bs
b2
b2
b2
Hb
b1
s
de
a.Xác định b1 :Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
8 L TT = 8 * 2920 = 365cm
1
1
= MIN
4 bc = 4 x80 = 20cm
6t s + max
= 6 * 20 + 20 = 140cm
1
1
tw = * 20 = 100cm
2
2
de = 120cm
=>> Vậy b1= 120cm
b.Xác định b2 : Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
L
=
* 2920 = 365cm
TT
8
8
1
1
bc
=
x80 = 20cm
4
= MIN
4
= 6 * 20 + 20 = 140cm
6t s + max 1
1
tw = * 20 = 10cm
2
2
S 240
= 120
+ =
2
2
=>> Vậy b2= 120cm
=>> Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm biên :
bs= b1+b2 = 120+120=240 cm
=>> Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm trong :
bs= 2.bs=2x120=240cm
11
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Dầm giữa bs
Dầm biên (bs)
2400 mm
2400 mm
1.4.7. Cấu tạo dầm ngang.
- Dầm ngang bằng BTCT thường có các thước cơ bản như sau:
+ Chiều rộng dầm ngang: bdn = 2000 mm
+ Chiều cao dầm ngang: hdn = 1320 (mm).
+ Khoảng cách giữa các dầm ngang: 8100 (mm).
+Chiều dày dầm ngang: tdn = 200 mm.
+Diện tích dầm ngang : A = 2000x200 = 400000 mm2
+Thể tích dầm ngang : V = Axh = 400000x1320x10-9 = 0,528m3
2000
1320
1320
200
1.4.8 Cấu tạo chân lan can.
- Chân lan can có các kích thước cơ bản như sau:
+ Chiều cao chân lan can: hclc = 500 (mm)
+ Chiều rộng chân lan can: bclc = 500 (mm)
1.4.9. Quy mô thiết kế của mặt cắt ngang cầu.
- Mặt cắt ngang cầu:
500
12000
1500
4000
4000
1500
500
Líp phßng n íc 4 mm
Líp bª t«ng nhùa 7 cm
1200
2400
2%
1650 200
2%
2400
2400
12
2400
1200
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
1.5. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ.
1.5.1. Tĩnh tải giai đoạn I.
a. Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm chủ
- Diện tích tiết diện nguyên.
1
1
A b = b t * t t + .2.t ht .bht + bb .t b + .2.t bt .bbt + (Hb − t t − t b ).t w
2
2
1
1
A b = 800 * 200 + .2.300.100 + 600.250 + .2.200.200 +
2
2
2
+(1650 − 200 − 250).200 = 640830mm
Ab = 0.64083 m2
- Trọng lượng dầm chủ (trên 1m dài):
DCdc = A.γ c
DCdc = 24.5x0.64083 = 15.70 (KN/m).
b.Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm ngang gây ra.
- Các thông số về số lượng dầm
+ Số lượng dầm ngang trên một mặt cắt: ndn = 4.
+ Số hệ liên kết ngang trên toàn cầu:
nhlkn = 5
+ Tổng số dầm ngang trên toàn cầu:
ndn = 4x 5 = 20 dầm
+ Trọng lượng một dầm ngang
γ1DN = VDN.γ c
γ 1DN = VDN .γ c = 0.528 x 24.5 = 12.94 KN
- Tĩnh tải rải đề trên một mét dài dầm chủ;
DCdn =
γ 1dn .ndn 12.936 x 20
=
= 1.725 KN / m
L.n
30 x5
1600
DCvk =
80
c. Trọng lượng phần ván khuôn mặt cầu
Ván khuôn mặt cầu có các kích thước cơ bản như sau:
1,6x0,08x4x.2
= 2.5KN / m
5
d.Tĩnh tải do chân lan can:
DCclc =
2x0.5x0.5x0.75x25
= 1.875KN/ m
5
13
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
e. Tĩnh tải do trọng lượng tấm bê tông mặt cầu:
DCbmc =
12x0,2x24.5
= 11.76 KN/m
5
- Tĩnh tải tiêu chuẩn GĐI:
DCtcb = 31.05 KN/m
- Tĩnh tải tính toán GĐI:
DCtt = 1.25x31.05 = 38.813KN/ m
1.5.2. Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW).
- Tĩnh tải giai đoạn 2 bao gồm
+ Lớp BTAP dày 7cm.
+ Lớp phòng nước dày 0.4cm
- Trọng lượng riêng lớp phủ:
+ γ a = 22.5KN / m3
-
+ Chiều dày trung bình lớp phủ tính bằng 7.4 cm.
Tĩnh tải giai đoạn II.Dc =13.635 kN/m
Tĩnh tải tiêu chuẩn:
DW =
-
(12 − 2 * 0.5)x22.5 * 0.074
= 3.663KN / m
5
Tĩnh tải tính toán:
DWtt = 1.5x3.663 = 5.495KN / m
1.6. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG.
1.6.1. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên
- Điều kiện tính toán :
+ Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người.
+ Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải
trên một làn.
- Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R1.
14
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
12000
1200
9600
1200
145/2 1800 145/2
15003KN/m
1.5
1.291.042
0.667
0.292
Tính hệ số phân bố nagng cho dầm biên.
- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối.
- Tính hệ số phân ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế :
+ Công thức tính : g =
1
∑ Yi
2
+ Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn
:
g=
1
. (1.042+ 0.292) = 0.667
2
- Tính hệ số phân bố ngang đối với tải trọng Người dải đều :
+ Công thức tính : g =
∑
( y1 + y 2 )
.ble
2
Trong đó :
+ ble : Là bề rộng của lề đi bộ.
+ y1 : Là tung độ ĐAH tại vị trí mép ngoài của tải trọng Người.
+ y2 ; Là tung độ ĐAH tại vị trí mép trong của tải trọng Người.
+ Hệ số phân bố ngang của tải trọng Người đối với dầm biên :
gNg =
1
(1,29+ 0,667).1,5= 1.467
2
15
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
- Kết quả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên:
Xếp tải trọng
Tải trọng người
Xe tải thiết kế
Xe 2 trục thiết kế
Tải trọng làn thiết kế
y1
1.29
1.042
1.042
Tung độ ĐAH
y2
y3
0.667
0.292
0.292
y4
Hệ số g
1.467
0.667
0.667
0.667
1.6.2. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong
g=
2 2
= = 0.4
n 5
Với n: là số dầm chủ,nd =5 dầm
1.6.3. Tính hệ số phân bố ngang đối với tải trọng HL_93
a. Tính tham số độ cứng dọc
- Công thức tính
K g = n(I + Aeg2 ) với n =
Trong đó:
EB:
ES:
I:
A:
eg :
EB
ES
Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm(MPa)
Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo bản(MPa)
Mômen quán tính của mặt cắt dầm chủ(mm4)
Diện tích mặt cắt dầm chủ hay dầm dọc phụ(mm2)
Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến trọng tâm bản (mm)
Các trị số I và A phải được lấy theo mặt cặt dầm liên hợp
Bảng kết quả tính tham số độ cứng dọc :
TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG
Số dầm chủ thiết kế
Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm
Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo bản
Kí hiệu
ndc
Eb
Es
Giá trị
5
32979
28561
Đơn vị
dầm
Mpa
Mpa
Tỉ số môđun đàn hồi dầm và môđun đàn hồi bản
MMQT của mặt cắt dầm
ndc
It
1.15
18486165
mm4
Diện tích mặt cắt ngang dầm
KC từ trọng tâm dầm thép đến trọng tâm bản
Tham số độ cứng dọc
At
eg
Kg
6105.66
75.76
61811476
mm2
mm
mm4
16
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
b. Tính hệ số phân bố ngang tính cho moomen
- Hệ số phân bố ngang momen cho dầm giữa:
+ Trường hợp có 1 làn xe tải:
0.4
0.3
S S
g = 0.006 +
÷ ÷
4300 L
0.4
0.1
Kg
3 ÷
÷
Lt g
0.2
0.1
2400 2400 6.181x1011
= 0.472
=> g = 0.006 +
÷
÷
3 ÷
4300 29200 29200 × 200
0.1
0.6
0.2
S S Kg
+Trường hợp số làn xếp tải ≥ 2 làn: g = 0.075 +
÷ ÷ 3÷
2900 L Lt S
0.6
0.2
0.1
2400 2400 6.181x1011
=> g = 0.075 +
÷ = 0.671
÷
÷
2900 29200 29200
- Hệ số phân bố ngang mômen cho dầm biên:
+Trường hợp 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy:
Ta có : g = 0.667
+ Trường hợp số làn xếp tải ≥ 2 làn:
g=e.gdầmgiữa với
e=0.77+
de
700
= 0.77 +
= 1.02
2800
2800
⇒
g= 1.02*0.671=0.685
c. Tính hệ số phân bố ngang tính cho lưc cắt
-Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm giữa:
+ Trường hợp có 1 làn xếp tải:
g = 0.36 +
S
2400
= 0.36 +
= 0.676
7600
7600
+ Trường hợp số làn xếp tải ≥ 2 làn:
2
2
S
2400
S
2400
g = 0.20 +
-
= 0.2 +
-
÷
÷ =0.465
7600 10700
7600
10700
- Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm biên :
+ Trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy.
Ta có : g=0.667
+ Trường hợp số làn xếp tải ≥ 2 làn:
g = e.gdầmgiữa với
⇒
e = 0.6 +
de
700
= 0.6 +
= 0.8 3
3000
3000
g = 0.83 x 0.465 = 0.385
17
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
1.6.4. Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt.
a. Hệ số phân bố ngang tính cho dầm biên
STT
1
2
3
4
Số làn
1 làn
≥2 làn
Hệ số PBN Kí hiệu
Mômen
Lực cắt
Mômen
Lực cắt
gM
gv
gM
gv
xetải
g
0.667
0.667
0.685
0.385
Tải trọng
g
glàn
0.667
0.667
0.667
0.667
0.685
0.685
0.385
0.385
gng
1.467
1.467
1.467
1.467
Tải trọng
g
glàn
0.472
0.472
0.676
0.676
0.671
0.671
gng
0.400
0.400
0.400
0.465
0.400
xe2trục
b..Hệ số phân bố ngang tính cho dầm trong.
STT
1
2
3
4
Số làn
1 làn
≥2 làn
Hệ số PBN Kí hiệu
xetải
Mômen
Lực cắt
Mômen
gM
gv
gM
g
0.472
0.676
0.671
Lực cắt
gv
0.465
xe2trục
0.465
1.6.5. Xác định hệ số phân bố ngang tính toán
- So sánh hệ số phân bố ngang giữa dầm biên và dầm trong thì hệ số PBN đối với dầm
biên là lớn hơn tức là dầm biên chịu lực bất lợi hơn dầm giữa nên ta tính toán thiết kế cho
dầm biên.
- So sánh hai trường hợp là xếp tải trên 1 làn và xếp tải trên cả 2 làn ta thấy trường hợp
xếp tải trên cả 2 làn bất lợi hơn nên ta tính toán xếp tải trên cả 2 làn.
- Kết hợp 2 điều kiện trên thì ta sử dụng hệ số PBN tại các mặt cắt cho trường hợp: dầm
thiết kế là dầm biên và số làn xếp tải là 2 làn.
STT
Số làn
1
2
Tính toán
Hệ số PBN Kí hiệu
Mômen
Lực cắt
gM
gv
xetải
g
0.685
0.385
Tải trọng
g
glàn
0.685
0.685
0.385
0.385
xe2trục
gng
1.467
1.467
- Như vậy ta đã chọn tính toán thiết kế cho dầm bất lợi là dầm biên nên tất cả các số liệu
và kết quả tính toán sau này đều tương ứng với dầm biên.
1.7. TÍNH TOÁN NỘI LỰC
1.7.1. Mặt cắt tính toán
- Ta chỉ cần xác định nội lực tại các mặt cắt quan trọng phục cho việc tính duyệt dầm
chủ:
+ Mặt cắt có mô men lớn nhất: mặt cắt giữa nhịp: L/2
18
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
+ Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: mặt cắt gối
Các mặt cắt tính toán nội lực
- Bảng toạ độ các mặt cắt tính toán nội lực.
STT
1
2
TÊN MẶT CẮT KÍ HIỆU
Mặt cắt gối
0-0
Mặt cắt L/2
IV-IV
X
0
14.6
ĐƠN VỊ
m
m
1.7.2. Vẽ đường ảnh hưởng nội lực
3.19
4
a. Vẽ đường anh hưởng moomen
14.6m
14.6 m
§AH m« men mÆt c¾t L/2
b. Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt
29.2m
1
ĐÂH LỰC CẮT TAI GỐI
0.5
0.5
ÐAH LỰC CẮT TẠI L/2
c. Tính diện tích đường ảnh hưởng
- Diện tích ĐAH mômen tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công thức:
ω=
x( L − x)
2
- Diện tích ĐAH lực cắt tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công thức:
ω+ =
( L − x) 2
2L
ω- =
x2
2L
19
và
∑ ω = ω++ ω-
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Bảng kết quả tính diện tích ĐAH nội lực tại cắt mặt cắt:
CÁC ĐẠI LƯỢNG
DIỆN TÍCH ĐAH
MẶT
CẮT L(m)x(m) l-x (m) y=x(l-x)/l y1=(l-x)/l y2=x/l ωM(m2) ωv+(m2) ωv-(m2) Tổng ω(m2)
M 29.2 14.6 14.6
7.3
106.58
106.58
V0 29.2 0.00 29.2
1
0
14.6
0
14.6
V1 29.2 14.6 14.6
0.5
0.5
3.65
-3.65
0
1.7.3. Xác định nội lực tại các mặt cắt.
a. Tính nội lực do tĩnh tải
- Để tính nội lực do tĩnh tải thi ta tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH va tính toán lực theo các công
thức:
M1tc =qtc ΩM ;
M1tt =qtt ΩM
V1tc =qtc ΩM ;
V1tt =qtt ΩM
Trong đó :
+ qtc ,qtt: Tĩnh tải tiêu chuẩn và tĩnh tải tính toán
+ M1tc , M1tt : Mômen uốn tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải
+ V1tc , V1tt: Lực cắt tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải
+ ΩM ,ΩM: Tổng diện tích đường ảnh hưởng mômen uốn và lực cắt
-Bảng tổng hợp do tĩnh tải:
Diện
Tĩnh tải
Nội lực tiêu chuẩn
Nội lực tính toán
Nội tích tiêu chuẩn
(TTGH sử dụng)
(TTGH cường độ I)
Đơn vị
(kN/m)
lực ĐAH
ω
DCtc DWtc DCtc.ω DWtc.ω Tổng g1.DCtc.ω g2.DWtc.ω Tổng
M 106.58 31.05 3.663 3309.31 390.40 3699.71 4136.63 585.60 4722.23 KNm
80.22 646.88 KN
V0 14.6 31.05 3.663 453.33 53.48 506.81 566.66
0.00
0.00
0.00
KN
V1 0.00 31.05 3.663 0.00 0.00 0.00
b.Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng người
- Để tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng người thì ta xếp tải trọng dải đều bất lợi lên
ĐAH và tính toán nội lực.
- Công thức tính nội lực do tải trọng làn:
Mhtc =g1.q1. ΩM ;
Mh’ =g1.q1. ΩM ;
Mhtt =gh . M1tc;
Vhtc =g1.q1. ΩV ;
Vh’ =g1.q1. ΩV ;
Vhtt =gh . V1tc;
- Công thức tính nội lực do tải trọng người:
Mngtc =gng.qng. ΩM ; Mng’ =gng.qng. ΩM ; Mngtt =gh . Mngtc;
Vngtc =gng.qng. ΩV ;
Vng’ =gng.qng. ΩV ;
Vhtt =gh . Vngtc;
Trong đó:
+ q1 , gng: Tải trọng làn va tải trọng người dải đều
20
- N TT NGHIP tc
h
THIT K K THUT
tt
h
+ M , Mh , M : Mụmen un tiờu chun, tớnh toỏn v mụmen un khi tớnh mi
do hot ti
+ Vhtc, Vhtt, Vh: Lc ct tiờu chun, tớnh toỏn v mụmen un khi tớnh mi do
hot ti
+ M, M: Tng din tớch AH mụmen un v lc ct ca mt ct cn xỏc nh
ni lc
+ g1, gng: H s phõn b ngang ca hot ti, ti trng ln v ti trng ngi
+ gh: H ti trng ca hot ti
+ Ti trng ln v ti trng ngi khụng xột n h s xung kớch
Bng tng hp ni lc do ti trong ln v ti trng ngi :
N
i
Din
tớch
lc
AH Ti trng
M
+
qln
107 9.3
H s
phõn b
ngang
Ni lc tiờu chun
Ni lc tớnh toỏn
(TTGH s dng)
qng
4.5
gln
0.685
gng
1.48
gln.qln.+
678.97
gng.qng.+
707.9
n
(TTGH cng I)
v
gh.
gh.gln.qln.+ gng.qng.+
1188.1938 1238.833 kN.m
V0
14.6
9.3
4.5
0.385
1.48
52.275
96.973
91.481775
169.7031
kN
V1
3.650 9.3
4.5
0.385
1.48
13.069
24.243
22.870444
42.42578
kN
c. Tinh ni lc do xe ti v xe hai trc thiờt k
- tớnh ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k ta xp ti trng lờn ng nh hng theo
s bt li nht v tớnh ni lc.Vớ d ta cú th xp nh sau :
xe 2 truùc thieỏt keỏ
xe 2 truùc thieỏt keỏ
xe taỷi thieỏt keỏ
xe taỷi thieỏt keỏ
1
L/2
ẹAH M
ẹAH V
- Cụng thc tớnh ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k
M
Mhtc = ghm Py
i i
M
; M'h = ghm(1 + IM) Py
i i
21
; Mhtt = (1 + IM)hMhtc
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
V = g h m∑ Pi y
tc
h
V
i
; V 'h = ghm(1 + IM)∑ Py
V
i i
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
; V = (1 + IM)γ h Vhtc
tt
h
- Trong đó :
+ Mtch ,Mhtt ,Mh’ :Mơ men uốn tiêu chuẩn, tính tốn, và mơ men uốn khi tính mỏi
do hoạt tải
+ Vhtc, Vhtt ,Vh’ : Lực cắt tieu chuẩn ,tính tốn và mơ men n khi tính mỏi do hoạt
tải
+ yiM, yiV : l à tung độ Đah mơ men và lực cắt tại vị trí trục thứ i
+ gh : hệ số phân bố ngang của hoạt tải ,tải trọng làn và tải trọng người
+ 1+IM : hệ số xung kích của hoạt tải
-Tính mơ men tại mặt cắt IV-IV(mặt cắt L/2)
+Xếp tải lên ĐAH:
1,2m
110kN
4,3m
145kN
35kN
Xe tải thiết kế
Y4
145kN
110kN Xe hai trục
4,3m
X4
Ltt-X4
Xếp tải lên ĐAH mômen tại mặt L/2 (IV-IV)
+Bảng tính kết quả nội lực :
§¬n
xe t¶i thiÕt kÕ
xe 2 trơc
vÞ
x1
x2
x3
x4
x5
VÞ trÝ ®Ỉt t¶i
10.3
14.6
18.9
13.4
14.6
m
y1
y2
y3
y4
y5
Tung ®é ®êng ¶nh hëng
5.150
7.300
5.150
6.700
7.300
m
Ptr3
Ptr2
Ptr1
Ptr2
Ptr1
T¶i träng trơc
145
145
35
110
110
kN
Néi lùc do t¶i träng trơc
746.750 1058.50 180.250 737.000 803.000 kN.m
Tỉng
ΣPi.yi
1985.50 kN.m
1540.00 kN.m
HƯ sè PBN m« men
gM
0.685
0.685
HƯ sè lµn xe
m
1.0
1.0
c¸c ®¹i lỵng
Néi lùc tiªu chn
Nội lực tính tốn
Mtch
Mtth
1360.07
2975.15
Tính lực cẳt tại mặt căt 0-0(mặt cắt gối).
+Xếp tải lên ĐAH:
22
kN.m
kN.m
1054.9
2307.59
kN.m
kN.m
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
1,2m
110kN
Xe hai trục
110kN
4,3m
145kN
Xe tải thiết kế
35kN
1,00
145kN
4,3m
Xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt cắt gối (0-0)
+Bảng kết quả tính nội lực:
c¸c ®¹i lỵng
xe t¶i thiÕt kÕ
xe 2 trơc
x1
x2
x3
x4
x5
VÞ trÝ ®Ỉt t¶i
0
4.3
8.6
0
1.2
y1
y2
y3
y4
y5
Tung ®é ®êng ¶nh hëng
1.000
0.853
0.705 1.000
0.959
Ptr3
Ptr2
Ptr1
Ptr2
Ptr1
T¶i träng trơc
145
145
35
110
110
Néi lùc do t¶i träng trơc
145.000 123.65 24.692 110.0 105.479
Tỉng
ΣPi.yi
293.34
kN
215.48
HƯ sè PBN lùc c¾t
gV
0.385
0.385
HƯ sè lµn xe
m
1.2
1.2
Néi lùc tiªu chn
Néi lùc tinh toan
Vtch
Vtth
135.523
296.456
kN
kN
99.552
217.77
- Lực cắt tại mặt cắt IV – IV (mặt cắt L/2)
+Xếp tải lên ĐAH:
1,2m
110kN
110kN
4,3m
145kN
4,3m
35kN
Y4
145kN
Xe hai trục
X4
Ltt-X4
Xếp tải lên ĐAH lực cắt tại mặt L/2
: +Bảng kết quả tính nội lực
23
Xe tải thiết kế
§¬n
vÞ
m
m
kN
kN
kN
kN
kN
- N TT NGHIP -
THIT K K THUT
1.7.4. Tng hp ni lc
các đại lợng
Vị trí đặt tải
Tung độ đờng ảnh hởng
Tải trọng trục
Nội lực do tải trọng trục
Tổng
Pi.yi
Hệ số PBN lực cắt
gV
Hệ số làn xe
m
Nội lực tiêu chuẩn
Nội lực tinh toan
xe tải thiết kế
x1
x2
x3
14.6
18.9
23.2
y1
y2
y3
0.50
0.353
0.205
Ptr3
Ptr2
Ptr1
145
145
35
72.500
51.15
7.192
130.84
kN
0.385
1.2
Vtch
Vtth
60.448
Đơn
xe 2 trục
vị
x4
x5
14.6
15.8
m
y4
y5
0.500
0.459
m
Ptr2
Ptr1
110
110
kN
55.000 50.479
kN
105.48
kN
0.385
1.2
kN
kN
132.23
48.732
106.60
kN
kN
- Ni lc sau khi tớnh toỏn c s c t hp theo cỏc TTGH vi cỏc h s ti trng
tng ng. Tuy nhiờn õy ta ch cn thnh lp 2 t hp ti trng:
+ T hp ti trng 1: Ni lc do ti trng tiờu chun tớnh toỏn thit k theo
TTGH s dng.
+ T hp ti trng 2: Ni lc do ti trng tớnh toỏn tớnh toỏn thit k theo TTGH
cng 1.
- i vi mi t hp ti trng ta cn thnh lp 2 trng hp ti trng gia tnh ti v hot
ti nhm tỡm ra trng hp ti trng bt li nht s khng ch thit k:
+ TH1: Tnh ti + Xe ti thit k + ti trng ln + on ngi.
+ TH2: Tnh ti + Xe 2 trc thit k + ti trng ln + on ngi.
- Bng tng hp ni lc tiờu chun ( thep TTGH s dng)
Ni
Do tnh ti TC
Do hot ti tiờu chun
lc Tnh ti 1Tnh ti 2 Xe ti Xe 2 trc Ln Ngi
M 3309.31 390.40 1360.07 1054.9 678.97 707.9
V0 453.33 53.48 135.523 99.552 52.27596.973
0.00 60.448 48.732 13.06924.243
V1 0.00
TT+Xe ti TT+Xe 2trc Ni lc
n v
+Ln+Ngi +Ln+Ngi TC max
6446.65
791.576
97.76
6141.17
755.61
86.044
6446.65 kN.m
791.576 kN
97.76 kN
- Bng tng hp ni lc tớnh toỏn (theo TTGH cng I)
Ni
Do tnh ti TT
Do hot ti tớnh toỏn
lc Tnh ti 1Tnh ti 2 Xe ti Xe 2 trc
Ln
Ngi
24
TT+Xe ti TT+Xe 2trc Ni lc
n v
+Ln+Ngi +Ln+Ngi max
- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
M 4136.63 585.60 2975.15 2307.59 1188.1938 1238.833 10964.41
80.22 296.456 217.77 91.481775 169.7031 1204.52
V0 566.66
0.00
132.23 106.60 22.87044442.42578 197.53
V1 0.00
9456.85
1125.83
171.19
10964.41 kN.m
1204.52 kN
197.53 kN
1.8. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM CHỦ
1.8.1. ĐTHH của mặt cắt giai đoạn I.(Tại mặt cắt giữa nhịp)
bt
As'
tt'
Ao'
Ao'
tw
Ao
tb'
Ao
tb
thb
bhb tw bhb
I
as
As
bb
atp
as
As
atp
Hb
I
dp
Hb
dp
yt I
bht
yb I=Y1
tht tt
As'
as'
aps'
bt
as'
aps'
- Giai đoạn I là giai đoạn sau đi đổ bêtông dầm, bêtông đã đạt cường độ nhưng chưa luồn
và kéo các bó cốt thép DƯL.
- Mặt cắt tính toán trong giai đoạn I là mặt cắt dầm chữ I có các lỗ ống ghen.
bb
- Quy đổi mặt cắt dầm: Để thuận tiện cho quá trình tính toán thì ta phải quy đổi từ mặt
cắt dầm theo như cấu tạo về dạng mặt cắt chữ I với các kích thước quy đổi xác định như
sau:
1
bt .t t + t w .t ht + 2. .bht .t ht
2
+ Chiều dày quy đổi của bản cánh trên: t ' =
t
bt
1
800.200 + 200.100 + 2. .300.100
2
t 't =
= 262.5mm
800
1
bb .t b + t w .t hb + 2. .bhb .t hb
+ Chiều dày quy đổi của bản cánh dưới: t ' =
2
b
bb
1
600.250 + 200.200 + 2. .200.200
2
t b' =
= 383mm
600
- Diện tích mặt cắt tính đổi giai đoạn I:
AIb = t w .Hb + (bt − t w ).t 't + (bb − t w ).t b' + ns .(A s + A 's ) − (A o + A 'o )
AIb = 200.1650 + (600 − 200).252.6 + (600 − 200).383.3 = 640830mm2
- Mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua mép dưới mặt cắt:
25
